## PERANCANGAN SPRING BUFFER ELEVATOR KAPASITAS 2 TON DENGAN KETINGGIAN LIMA LANTAI

## Naryono, Ery Diniardi, Yamal Hidayat
Jurusan Mesin, Universitas Muhammadiyah Jakarta
Abstrak. Elevator  merupakan  suatu  sistem  pengangkat  yang  digunakan  untuk mengangkat  penumpang  secara  vertical,  yang  dilengkapi  dengan  kereta    dan  digerrakkan dengan  motor,  dan  diangkat  oleh  perlengkapan  pengangkat  yang  bergerak  didalam  ruang luncur  (hoist  way)  serta  dapat  dikendalikan  sesuai  dengan  kehendak  pemakai.  Dan  untuk sistem  pengaman    digunakanlah  (spring  buffer)  yang  diletakan  pada  bagian  dasar  ruang luncur  (hoist  way)  yang  berguna  untuk  meyangga  atau  meredam  car  elevator  bila  terjadi kegagalan pada system elevator.
Elevator  ini  merupakan  hasil  perpaduan  kerja  antara  mechanical  dengan  electrical, sehingga  bentuknya  dirancang  praktis  dan  system  pengontrolanya  otomatis.  Pada  elevator yang  digunakan  untuk  mengangkut  penumpang,  kekuatan  harus  dirancang  sekuat  mungkin agar  penumpang  merasa  aman  dan  nyaman.  Yamg  perlu  ditekankan  dalam  perancangan elevator  ini  adalah  system  pengamanan  ketika  elevator  jatuh  kelantai  paling  dasar  dari ketinggian yaitu perancangan balok penyangga.
Pada  kesempatan  ini    penulis  melakukan  perhitungan-perhitungan  diantaranya  jarak jatuh  bebas,  kecepatan  saat  jatuh  bebas,  besar  gaya  tekan  setelah  jatuh  bebas,  dimensi pegas,  dimensi  slinder  piston,  silinder  shock  absorber,  flens  penahan  pegas,  massa  jenis fluida,  saluran    lubang  kontrol  oli,  menentukan  diameter  saluran    lubang  pemasukan  oli, menentukan  diameter  saluran  lubang  pembuangan  oli,  menghitung  diameter  baut  pelat dasar, dan spesifikasi dari spring buffer, dengan kapasitas  penumpang maksimum 26 orang atau 2000 kg.
Selanjutnya penulis melakukan pemeriksaan terhadap kekuatan dan keamanan spring buffer elevator, agar hasil rancangan yang dirancang layak untuk digunakan dan aman untuk mengangkat penumpang sehingga menjadi efektif dan efisien.
Kata kunci: elevator, spring buffer

## PENDAHULUAN

## LATAR BELAKANG
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi mengubah peradaban manusia terutama di kota-kota  besar  seperti  Jakarta,  untuk memanfaatkan  lahan  perkotaan  semaksimal mungkin khususnya dalam membangun gedung-gedung perkantoran dan gedung-gedung apartemen. Sejalan  dengan  perkembangan  arsitektur  dan  perencanaan  wilayah  tata  ruang  kota,  maka dibangunlah  gedung-gedung  bertingkat  untuk  menghemat  areal  lahan  guna  memenuhi kebutuhan  manusia. Kemudian  timbul  masalah  bila  gedung  semakin  tinggi,  maka  hubungan antar  lantai  tidak  efektif  dan  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  mencapai  lantai  demi  lantai  tidak efesien  lagi.  Oleh  karena  itu  dibuatlah  alat  angkut  yang  efektif  dan  efesien  untuk  gedung- gedung bertingkat yang kita kenal dengan lift atau elevator.
Lift atau elevator ini digunakan untuk mengangkut manusia atau barang secara vertikal, yang  dilengkapi  dengan  kereta  (car)  dan  digerakan  dengan  motor,bergerak  pada  rel penuntun  tetap  yang  terletak  pada  ruang  luncur  (hoistway)  serta  dapat  dikendalikan  sesuai dengan kehendak pemakainya.
Keuntungan  yang  dapat  diperoleh  manusia  dengan  menggunakan  sarana  elevator  ini antara lain : a.  Efesien terhadap waktu b.  Meningkatkan produktifitas kerja
c.  Dapat menghemat energi
Elevator  ini  merupakan  hasil  perpaduan  kerja  antara  mekanikal  dengan  elektrikal, sehinnga  bentuknya  dirancang  praktis  dan  sistim  pengontrolannya  otomatis.  Pada  elevator yang digunakan manusia, interiornya harus dirancang senyaman mungkin sehingga memberi kepuasaan pada penggunanya.
Selain faktor kenyamanan faktor yang tidak kalah pentingnya untuk diperhatikan adalah faktor  keamaman.  Penitik  beratan  pada  salah  satu  faktor  keamanan  salah  satunya  adalah mengantisipasi  kecelakaan  yang  sering  terjadi  karena  frekwensi  kerja  elevator  yang  terlalu tinggi.
Sebagai  suatu  sistem  keamanan  dari  elevator,  spring  buffer  (penyangga)  harus dirancang secara baik guna meminimalisir resiko yang fatal jika sistem-sistem terdahulu tidak dapat bekerja dengan baik.
Sistem buffer  yang diinginkan adalah sistem  yang mempunyai tingkat keamanan  yang baik, serta tingkat perawatan dan pengoperasian  yang mudah untuk menjaga kondisi spring buffer dalam keadaan selalu baik

## LANDASAN TEORI

## Definisi Balok penyangga (Buffer)
Buffer ialah balok penyangga yang diletakkan pada bagian dasar terowongan lift (hoist way). Fungsi utama dari buffer ialah untuk menyangga atau meredam getaran kereta apabila kereta  tersebut  mengalami  benturan.  Benturan  semacam  ini  dapat  terjadi  apabila  kereta bergerak melewati  batas  landas pada lantai dasar.  Pada prinsipnya sistem buffer terdiri dari suatu  sistem  hidrolik,  yaitu  suatu  sistem  yang  memanfaatkan  fluida  tak  mampu  mampat (incompressible)  sebagai  media  dalam  penerimaan,  penyerapan  dan  pelepasan  yang  di terima dari sistem buffer, yang terletek pada bagian dasar terowong elevator (Hoistway).

## Prinsip dasar  Sistem spring buffer
Dalam suatu perancangan beberapa hal yang harus dipertimbangkan antara lain : a.   Kekuatan dan ketahanan rancangan
Dalam setiap perancangan faktor kekuatan dan ketahanan rancangan dianggap sebagai suatu  bagian  yang  vital  terutama  jika  perancangan  terhadap  suatu  sistem  dikaitkan dengan penggunaan terhadap manusia.
b.  Kesederhanaan dalam perancangan Keserdehanan  dari  suatu  rancangan  merupakan  nilai  penunjang  dari  suatu perancangan,  karena  rancangan  yang  sederhana  selalu  berbanding  lurus  dengan kemudahan perawatannya.
c.  Kemudahan dalam pengoperasian merupakan tambahan terhadap suatu perancangan yang  sederhana,  karena  pada  perancangan  yang  sederhana  harus  diikuti  dengan kemudahan dalam pengoperasian.
d.  Komponen-komponen yang dipergunakan terdapat dipasaran, hal yang tidak kalah penting  dalam  suatu  perancangan  adalah  penggunaan  komponen-komponen  yang  ada dipasaran,  sehingga  bila  terjadi  kerusakan  pada  suatu  komponen  pada  sistem  buffer penggantian komponen akan lebih mudah.

## Cara Kerja Spring Buffer
Tugas  utama  dari  sitem  buffer  adalah  menerima,  menyerap  dan  melepaskan  energi akibat pembebanan yang diterima buffer. Sistematika kerja dari sistem ini adalah :
a.  Pedal saat elevator jatuh dan menimpa buffer karet penahan berfungsi sebagai bagian pertama  mengalami  pembebanan  yang  berfungsi  mengurangi  kerusakan  pada  silinder piston  dan bagian dasar kereta.
b.  Silinder plunger akan tertekan dan mulai bergerak kebawah menekan fluida yang berada pada silinder shock absorber.
c.  Karena plunger turun, secara otomatis pegas juga tertekan (terkompresi)
d.  Akibat tekanan dari silinder piston, tekanan fluida akan naik sehingga fluida akan menekan ke segala arah dan fluida akan mengalir kedalam ruangan yang terdapat pada silinder piston melalui orifice.
e.  Setelah mengalami pembebanan penuh dan elevator yang menumbuk sistem buffer diangkat,  energi  yang  tersimpan  dalam  pegas  akan  mendorong  silinder  piston  keposisi awal sebelum tumbukan terjadi dan fluida  yang  terdapat  pada silinder piston akan turun kembali ke silinder kolom melalui orifice.

## METODOLOGI PENELITIAN
g.  Perhitungan flens penahan pegas
h.  Menghitung massa jenis fluida mf (Kg/ltr)
i. Menentukan  diameter saluran  lubang kontrol oli (mm)
j. Menentukan diameter saluran  lubang pemasukan oli (mm)
k.  Menentukan diameter saluran lubang pembuangan oli(mm)
l. Menghitung diameter baut pelat dasar (mm)
Kesimpulan dan saran
STOP

## START
1.  Data perencanaan spring bufeer elevator
a.  Tinggi gedung
b.  Kapasitas angkat
c.  Kecepatan angkat elevator
d.  Ukuran kereta elevator
e.  Ukuran lorong elevator
f. Beban pengimbang (Counterweight)
2.  Perhitungan Spring buffer elevator
a. Menghitung jarak jatuh bebas h (m/s)
b. Menghitung kecepatan saat jatuh bebas Vmax (m/s)
c. Menghitung besar gaya tekan setelah jatuh bebas F (N)
d. Menghitung dimensi pegas
e. Menghitung  dimensi slinder piston
f. Menghitung dimensi silinder shock absorber

## ANALISA DAN PEMBAHASAN

## Tinggi Gedung
Tinggi gedung yang akan direncanakan adalah 5 lantai. Tiap-tiap lantainya berukuran 4 meter (4000 mm)
Tinggi gedung dapat diketahui dari penjumlahan dari tiap-tiap lantai yaitu:
hgedung
= 4000    5 lantai = 20.000 mm
= 20 m

## Tabel 1 Dimensi kereta elevator

## Kapasitas Angkat Dari Elevator
Kapasitas  kereta  elevator  direncanakan  untuk  26  orang  ,  pada  setiap  orang diasumsikan massanya = 75 kg, sebagaimana tabel diatas   :
Qmax  =  26 x 75 kg  =  1950 kg. Maka kapasitas berat beban maksimum yang diambil adalah 2000 kg.

## Kecepatan Angkat Dari Elevator
Kecepatan angkat dari lift barang yang dirancang adalah  3 m/detik.

## Massa Kereta Elevator
Berat kereta (Car) Elevator dengan  penumpang adalah (Gc) = 2800 kg. (Diasumsikan)

## Ukuran kereta (car) Elevator
Ukuran kereta lift yang dirancang dalam pembahasan ini adalah sebagai berikut : Ukuran kereta lift dengan berpedoman pada tabel 1 :
 Panjang = 2300 mm
 Lebar     = 2300 mm
 Tinggi = 2500 mm
Pada  kereta  lift  dilengkapi  dengan  pintu  yang  dapat  membuka  dari  tengah-tengah kesamping, dengan perancangan ukuran pintu sebagai berikut :
Ukuran pintu kereta :
 Tinggi = 2000 mm  Lebar  = 1500 mm

## Ukuran lorong Elevator (Hoist Way)
Ukuran lorong Elevator (hoist way) yang akan dirancang untuk lift barang :
 Panjang (AA)   = 3000 mm
 Lebar (BB) = 2600 mm
Gambar 1  Kereta dan lorong lift
Gambar 2 Konstruksi kereta Elevator

## Beban Pengimbang (counterweight)
Massa bobot kontra biasanya diasumsikan sama dengan massa kereta (Gc) ditambah 0,4 – 0,5 dari beban maksimum (Qmax).
Gcw = Gc + 0,5 Qmax. (kg) Dimana : Gcw =  massa bobot kontra (kg).
Gc  =  massa kereta (kg).
Qmax
=  beban maksimum (kg).
Kapasitas  berat  maksimum  untuk  kereta  elevator  yang  dirancang  adalah  2000kg, sehingga :
Qmax  =  2000 kg. Massa kereta (Gc)      =  2800 kg.(Diasumsikan) maka : massa bobot kontra (Gcw) =  Gc + 0,5 . Qmax (kg) =  2800 + 0,5 . 2000 =  3800 kg
Gambar 3 Beban pengimbang
Kecepatan car elevator jatuh bebas Diketahui :
V  =
Dimana : V = Kecepatan car elevator jatuh bebas m/s g = gravitasi 9,81 m/s2 h = Tinggi car elevator jatuh = 17000mm = 17 m Jadi :
V  = V  =  18,26 m/s
Kecepatan total saat jatuh VTot 2 =  VMax 2 + 2gh Dimana : VTot = Kecepatan total saat jatuh VMax = Kecepatan angkat   3 m/s Jadi :
VTot    = VTot   = 18,3 m/s

## Gaya Yang Akan Diterima Spring Buffer
Besar gaya  yang diterima oleh spring buffer setelah jatuh bebas
) ( . . 2 1 2 Gc s g V Fc        
Dimana : V =  Kecepatan kereta jatuh =  18,3 m/s g  =  Gravitasi =  9,81 m/s2
s  =  Lintasan pengereman
=  50 cm (asumsi)
Gc =  massa kereta = 2800 kg jadi :
2800 5 , 0 . 81 , 9 . 2 3 , 18 1 2         
Fc

## =  98385 N

## Pemilihan bahan untuk pegas
Bahan pegas yang dipergunakan adalah kawat baja pegas yaitu SWP-B (JIS G 3522) dengan data sebagai berikut :
Tegangan tarik maksimum
2 max / 355 mm kg t  
=  3482,55 N/mm2 Tegangan tarik yang diijinkan
K t t max   
Dimana : K  = Faktor keamanan = 6 Maka :
6 55 , 3482  t  =  580,425 N/mm2 Tegangan geser yang diijinkan t   . 6 , 0 
= 0,6 . 580,425 =  348,255 N/mm2
Diameter kawat pegas
dp =
Dimana :
= tegangan tarik yang diijinkan = 580,425 N/mm2 K =  Faktor koreksi wahl = 1,291 C = indeks pegas = 4 F C = gaya yang diterima spring buffer
= 98385 N

## dp   = diameter kawat pegas (mm)
jadi :
= = 47,2 mm jadi diameter kawat pegas direncanakan ; dp = 47 mm

## Massa total komponen pegas
mp =  p      Vp Dimana : mp = Massa total komponen pegas
p  = Rapat massa kawat baja ( p) 7850 kg/m3 (ref 9 hal 620)
Vp  = Volume pegas = 148  10-5 m3
Jadi :
mp = 7850    148  10-5
= 12 kg
Massa silinder piston
MP =
Vp
Dimana : Mp = massa silinder piston (Kg) = Rapat massa  paduan almunium 17 ST = 2700 kg/m3 Vp = Volume silinder piston = 17 10 -3 m3 Jadi : Mp = 2700 10 -3 = 9,5 kg Massa silinder shock absorber Ms =
Vs
Dimana : Ms
= massa silinder
Vs = Volume silinder dalam liter = 1,75 liter = Rapat massa  paduan almunium 17 ST = 2700 kg/m3 Jadi : ms = 2700   1,74   10 -3 =  4,7 kg
Tekanan yang terjadi pada flen penahan pegas
P f =
Dimana :
Pf = Tekanan yang terjadi pada flen (N/mm2) Fmax  = Gaya  maksimal yang diterima (N) = 393540 N A
= luas penampang silinder
= . d 2
Jadi   :
P f = =  8,021 N/mm 2
Tebal flen penahan pegas
T f = Dimana : Tf = Tebal flen penahan pegas (mm) Ps = Tekanan yang terjadi pada silinder piston (N/mm2) = 12,53 N/mm2 Dof = Diameter luar flen penahan pegas = 250 mm (Asumsi) SF = Faktor keamanan = 4 = Tegangan luluh = 205 Mpa = 205 N/mm2 Jadi : T f =
= 30,56 mm

## Menentukan  Lubang Kontrol Oli
a.   Data diketahui Bahan yang digunakan type ASTM A27-77 Kadar karbon (C) = 0,30 % Kadar mangan (mn) = 0,60 %
Tegangan tarik ( ) = 415 Mpa = 415 N/mm2 Tegangan luluh ( ) = 205 Mpa = 205 N/mm2
b.  Besar  diameter  lubang  kontrol  oli      (Dlk)  adalah      dari  diameter  silinder  shock absorber Dos = 220 mm Maka :
Dok
=       Dos =       220 mm = 44 mm
c.  Tebal diameter lubang kontrol oli (Tk) adalah    dari tebal silinder shock absorber (Ts) 30,4 mm maka menjadi :
Tk =       30,4 = 6,08 mm d.  Diameter dalam lubang kontrol oli (Dik) Dik = Dok   (Tk ) Dimana : Dik = Diameter dalam lubang kontrol oli (mm) Dok = Diameter luar  lubang kontrol oli (mm) = 44 mm Ts = Tebal silinder shock absorber (mm) = 6,08 mm Jadi : Dik = 44      (6,08 ) = 31,84 mm
Maka diameter lubang yang diambil adalah 32 mm

## Saluran  Lubang Pemasukan Oli
a.    Data diketahui Bahan yang digunakan type ASTM A27-77 Kadar karbon (C) = 0,30 % Kadar mangan (mn) = 0,60 % Tegangan tarik ( ) = 415 Mpa = 415 N/mm2
Tegangan luluh ( ) = 205 Mpa = 205 N/mm2
b.  Diameter  luar    pipa  lubang  pemasukan    (Dop)    dari  diameter  silinder  shock absorber  (Dos)  220  mm.  Lubang  pemasukan  yang  direncanakan  menggunakan sambungan las. Dan pipa berbentuk siku (elbow)  900
Maka  :
Dop =       220 mm = 55 mm
c. Tebal diameter lubang kontrol oli (Tk) adalah    dari tebal silinder shock absorber (Ts) 30,4 maka menjadi :
Tk =       30,4 = 7,6 mm
d.  Diameter dalam pipa lubang pemasukan  (Dip)
Dip = Dop    ( Tk   2) Dimana : Dip = Diameter dalam pipa lubang pemasukan (mm) Dop = Diameter luar  pipa lubang pemasukan  (mm) = 55 mm
Tk = Tebal silinder shock absorber (mm) = 7,6 mm Jadi : Dip = 55     ( 2)

## = 39,8 mm

## Saluran  Lubang Pembuangan
Untuk  diameter  saluran    lubang  pembuangan    spesipikasinya  sama  dengan  baut lubang  pemasukan.Karena  hanya  berguna  untuk  pembuangan  oli  yang  sudah  kotor,  dan secara rutin oli harus diperiksa dan diganti secara berkala.

## Baut Pelat Dasar
a.  Menentukan diameter baut pelat dasar Bahan yang digunakan type ASTM A27-77 Kadar karbon (C) = 0,30 % Kadar mangan (mn) = 0,60 %
Tegangan tarik ( ) = 415 Mpa = 415 N/mm2
Tegangan luluh ( ) = 205 Mpa = 205 N/mm2
Tebal pelat dasar diaasumsikan adalah (Tpd) 20 mm b.  Gaya akibat  massa total komponen
Mtot = mp + ms + mk + Mf + SF (9,81 m/s) Dimana : Mtot = massa total komponen spring buffer (kg) mp = massa total pegas = 12 kg Mp = Massa silinder piston = 9,5 kg Ms = Massa silinder shock absorber = 4,7 kg Mf = Massa fluida =  20 kg SF = 9 Jadi : Mtot =12 +  9,5 + 4,7 + 20 + 9 (9,81) = 55,2 kg = 541,512 N c.  Gaya total yang terjadi pada pelat dasar akibat tumbukan Ftp =  Mtot + Fc Dimana : Ftp = Gaya total yang terjadi pada pelat dasar (N) Mtot = massa total komponen spring buffer (kg) = 541,512 N Fc = Besar gaya yang diterima spring buffer = 98385 N Jadi : Ftp = 541,512 + 98385
= 98926,512 N d.  Diameter  baut pelat dasar
D lk =
Dimana :
Dlk = Diameter  baut pelat dasar Ftp = Gaya total yang terjadi pada pelat dasar (N) = 98926,512 N = Tegangan luluh (N/mm2)
= 205 N/mm2 Maka  :
D lk =
=  31mm

## Maka baut yang diambil M 36

## KESIMPULAN
Setelah  mempelajari  permasalahan  yang  dihadapi  dan  juga  solusi  yang  ditawarkan dalam  perancangan  spring  buffer  elevator  diatas  tentang  perolehan    data-data  yang didapatkan  dari  pendekatan  rumus-rumus  tentang  masalah  diatas  dan  hasil  perhitungan. Maka  dapat  ditarik  kesimpulan  yang  dapat  memudahkan  bagi  pengguna  dan  pembaca mendefinisikannya antaralain :
1. Data-data perancangan yang memenuhi syarat dengan melakukan perhitungan dan pendekatan melalui rumus yang berkenaan dengan perancangan.
2. Prinsip kerja spring buffer elevator yang didasarkan atas mekanisme kerja, melibatkan aspek  mekanikal  dan  elektrikal,  dalam  tugas  perencanaan  ini    secara  garis  besar bahasan yang perlu ditinjau meliputi:
- Perencanaan dan penentuan dimensi dari komponen- komponen unit elevator.
- Penentuan dan pemilihan bahan yang dipergunakan dalam perencanaan.
- Pemeriksaan kekuatan bahan terhadap beban yang timbul termasuk pengambilan angka keamanan.
3. Spring buffer dirancang untuk menahan tumbukan yang besar dikarenakan sangkar elevator  jatuh  dari  lantai  yang  paling  tinggi  dikarenakan  terjadinya  rangkai  yang terputus pada system pengaman
4. Dari data-data dan hasil perencanaan dan perhitungan yang ada, pada sistem instalasi elevator  dengan  kapasitas  (2000  kg)  kecepatan  angkat  3  m/det  dengan  ketinggian  5 lantai  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  perancangan  spring  buffer  elevator  ini  sudah cukup aman sehingga dapat digunakan sesuai perancangan serta memenuhi syarat.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Djokosetyardjo Ir. M. J. ”Mesin Pengangkat” I, Pradnya Paramita, Jakarta, 1993
2. Ferederick J. Bueche, ”Fisika” . Jakarta, Erlangga 1989
3. Ferdinand L. Singer, ”Ilmu Kekuatan Bahan” , Erlangga, Jakarta, 1995
4. F. W Sears, M. W. Zemansky, ”Fisika Untuk Universitas” , Bina Cipta, Jakarta, 1994
5. G. Niemann H. Winter, ”Elemen Mesin” , Jilid II, Erlangga, Jakarta, 1992
6. Jac Stolk, Ir. C. Kros, ”Elemen Mesin” , Erlangga, Jakarta, 1994
7. Khurmi R.S. Guptha J.K., ”A Text Book Machine Design” , Newdelhi, 1982
8. ”Otis Elevator Company Modular Control Sytem ” (MSC) Sytem Manual, 1991
9. Rudenko N. ”Mesin Pemindah Bahan” , Erlangga, Jakarta, 1992
10. Rudolph Szilard, ”Teori Dan Analisa Pelat” , Erlangga, Jakarta, 1989
11. Popov E. P, Zaenul Astamar, ”Mekanika Teknik I” I, Erlangga, Jakarta,1992
12. Sato  G.  Takeshi, ”Menggambar  Mesin  Menurut  Standar  ISO” ,  Pradnya  Paramita, Jakarta, 1992
13. www.xinda-group.com